超聲波流量計多普勒原理的探討 二十一
2.3.2流體動力學分析
工業流體絕大多數情況都是通過一定直徑管道流動的,在流體流速較大或粘性較小時,流體的流動呈湍流狀態,其管內流體沿橫截面流速分布規律。
2.4左面部分所示。顯然,湍流狀態的流速分布(對數速度分布)比層流狀態的流速分布(拋物線分布)要均勻得多。所以,超聲波流量計適宜應用在湍流狀態流體中,以減少由于流速分布不均勻而引起的測量誤差。
可以認為己達到湍流狀態,式中D是管道直徑,u是流速,v是流體的
運動粘滯系數。上節推導流量方程式時所使用的流速u實際上是沿管道橫截面的平均流體流速,而管內流速分布的規律根據資料可知,對于光滑圓管來說。
為光滑圓管的阻力系數,它是流體雷諾數的函數,R為圓管半徑。由
在管軸線處流速為最大值。,而趨近于管壁附近處時,流速按對數規律急劇下降到零。由此,我們可以進一步分析超聲波射線在流體中的傳播軌跡。
當流體靜止時,超聲波射線在流體中軌跡為直線P.B。對于流動流體,由于超聲波在流體中任一點的速度c2。等于靜止流體的聲速c2與該點流體流速u之矢量和,即己。=乏+麗,可以證明。
超聲波流量計